Padrões coloridos baseados em cristais fotônicos bioinspirados para aplicações mecanocromáticas

• Processo: 20/02938-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Beneficiário: Lucas Daniel Chiba de Castro
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/13385-7 - Sensores mecanocromáticos transferíveis tipo-estampa para monitoramento de mobilidade humana assistido por processamento de imagem com modelos de aprendizado de máquina, BE.EP.PD
• Assunto(s): Materiais Cristais fotônicos Nanopartículas Sensores ópticos Tintas Resinas Poliestirenos Polimetil metacrilato
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cores estruturais | cristais fotônicos | mecanocromático | Nanopartículas | Sensores | Ciência dos Materiais

Resumo

Cristais fotônicos (PCs) são nanomateriais dielétricos organizados de forma periódica que apresentam band gap fotônico (PBG) sobreposto ao intervalo de luz visível. A estratégia mais simples para preparar PCs é a auto-organização de nanopartículas esféricas monodispersas via sedimentação de suspensões coloidais. Apesar de apresentar cores estruturais vívidas, essa classe de materiais é frágil e com sedimentação natural só se produzem filmes planos. Neste projeto, desenvolveremos uma metodologia para criar padrões arbitrários, com geometrias personalizadas obtidas por escrita direta de tinta com resina de PUA fotocurável em filmes de PCs. Estes serão preparados por sedimentação de nanopartículas hard core-soft shell de poliestireno (PS), poli(metil metacrilato (PMMA) e poli(acrilato de etila) (PEA) sobre substrato de elastano. As geometrias devem possuir estabilidade mecânica e elasticidade para aplicações mecanocromáticas, sendo que curvas de calibração serão obtidas para estimar o grau de deformação com variações na cor refletida. O preparo de padrões arbitrários expande a aplicabilidade de materiais mecanocromáticos que, até hoje, são majoritariamente usados em sensores óticos para prevenção de danos em estruturas. Uma vez responsivos a estímulos mecânicos, padrões arbitrários poderão ser empregados em sensores óticos para a área da saúde e estampas mecanocromáticas para a indústria da moda. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOARES, JULIANA COATRINI; SOARES, ANDREY COATRINI; RODRIGUES, VALQUIRIA CRUZ; OITICICA, PEDRO RAMON ALMEIDA; RAYMUNDO-PEREIRA, PAULO AUGUSTO; BOTT-NETO, JOSE LUIZ; BUSCAGLIA, LORENZO A.; DE CASTRO, LUCAS DANIEL CHIBA; RIBAS, LUCAS C.; SCABINI, LEONARDO; et al. Detection of a SARS-CoV-2 sequence with genosensors using data analysis based on information visualization and machine learning techniques. MATERIALS CHEMISTRY FRONTIERS, JUN 2021. (18/22214-6, 18/19750-3, 18/18953-8, 16/01919-6, 19/13514-9, 14/50867-3, 20/02938-0, 19/00101-8, 19/07811-0, 16/23763-8)

DE CASTRO, LUCAS D. C.; LAROCCA, NELSON M.; OLIVEIRA, JR., OSVALDO N.; PESSAN, LUIZ A.. An Efficient Substrate-Free Method of Producing SiO2-Based Nanoparticles for Superhydrophobic Applications. ACS OMEGA, DEC 2021. (20/02938-0, 18/22214-6, 15/20052-0)

DEMIROERS, AHMET F.; POLONI, ERIK; CHIESA, MADDALENA; BARGARDI, FABIO L.; BINELLI, MARCO R.; WOIGK, WILHELM; DE CASTRO, LUCAS D. C.; KLEGER, NICOLE; COULTER, FERGAL B.; SICHER, ALBA; et al. Three-dimensional printing of photonic colloidal glasses into objects with isotropic structural color. NATURE COMMUNICATIONS, v. 13, n. 1, p. 9-pg., 2022-07-29. (15/20052-0, 20/02938-0, 18/06456-0)

DE CASTRO, LUCAS D. C.; OLIVEIRA, OSVALDO N., JR.. Silica Nanoparticle/Polymer Film-Based Soft Mechanochromic Devices for Detecting Mechanical Deformation and Stress Cycles in Varied Environments. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 5, n. 2, p. 6-pg., 2022-01-26. (20/02938-0, 18/22214-6)

DE CASTRO, LUCAS D. C.; SCABINI, LEONARDO; RIBAS, LUCAS C.; BRUNO, ODEMIR M.; OLIVEIRA JR, OSVALDO N.. Machine learning and image processing to monitor strain and tensile forces with mechanochromic sensors. EXPERT SYSTEMS WITH APPLICATIONS, v. 212, p. 7-pg., 2023-02-01. (20/02938-0, 16/18809-9, 18/22214-6, 14/08026-1, 21/07289-2, 19/07811-0)

SOARES, JULIANA COATRINI; SOARES, ANDREY COATRINI; RODRIGUES, VALQUIRIA CRUZ; OITICICA, PEDRO RAMON ALMEIDA; RAYMUNDO-PEREIRA, PAULO AUGUSTO; BOTT-NETO, JOSE LUIZ; BUSCAGLIA, LORENZO A.; DE CASTRO, LUCAS DANIEL CHIBA; RIBAS, LUCAS C.; SCABINI, LEONARDO; et al. Detection of a SARS-CoV-2 sequence with genosensors using data analysis based on information visualization and machine learning techniques. MATERIALS CHEMISTRY FRONTIERS, v. 5, n. 15, p. 5658-5670, AUG 7 2021. (19/07811-0, 18/19750-3, 20/02938-0, 16/01919-6, 18/18953-8, 19/13514-9, 14/50867-3, 16/23763-8, 18/22214-6, 19/00101-8)

DE OLIVEIRA, AMANDA DANTAS; DE CASTRO, LUCAS DANIEL CHIBA; GONCALVES BEATRICE, CESAR AUGUSTO; DE ALMEIDA LUCAS, ALESSANDRA; PESSAN, LUIZ ANTONIO. Effect of nonmodified and organically modified montmorillonite incorporation on polyamide 6/acrylonitrile-ethylene-propylene-diene-styrene/methyl methacrylate-co-maleic anhydride system. POLYMER CRYSTALLIZATION, OCT 2021. (20/02938-0)